WO1998034308A1 - Gasgefüllter überspannungsableiter mit zwei napfartigen elektroden - Google Patents

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surge arrester
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electrodes
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Gerhard Lange
Jürgen Boy
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/14Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure

Definitions

  • the invention is in the field of electrical components and can be used in the structural design of a gas-filled surge arrester which consists of a tubular ceramic insulator and two electrodes, the electrodes being formed from sheet metal parts by deep-drawing by deep-drawing.
  • surge arresters are generally contacted axially when installed in an electrical circuit by being inserted into a resilient receptacle. If it is intended to be soldered into circuit boards, they must be provided with special connection wires. If such arresters are provided with an external short-circuit device for protection against overload, special electrode connections must also be provided for this.
  • cup-shaped electrodes In a known surge arrester of the type mentioned with cup-shaped electrodes, these consist of a nickel / iron / cobalt alloy and are dome-shaped in the discharge region. The cup-like electrodes are provided with an annular edge region with which the end face is also soldered into the ends of the ceramic insulator (US Pat. No. 3,588,576 A). In another known surge arrester, the electrodes are made of copper and can be formed by extruding a piece of copper. It is possible to provide the electrodes with axially extending connection points to which a connecting wire can be soldered (US 4,266,260A).
  • the invention is based on the object of providing the arrester with electrode connections which allow the installation of the arrester in a circuit board or the equipping of the arrester with an external short-circuit device in a simple manner.
  • the invention provides that a wire-shaped electrode connection is integrally formed on the annular edge region of each electrode with the latter.
  • These electrode connections are preferably designed such that they protrude radially from the conductor.
  • the radially projecting connections can be bent to a predeterminable axial distance from one another, which is shorter than the length of the insulator, in order to adapt the distance between the connections to standardized hole distances from printed circuit boards.
  • Such a bend in the electrode connections can also be useful if the connections are used to equip the conductor with a short-circuit device which should not protrude beyond the axial length of the conductor.
  • electrodes provided with electrode connections can be formed from sheet metal material by punching and deep drawing, the integral shaping of the electrode connections eliminating operations as previously were subsequently required to cut, weld and bend a connecting wire to length.
  • the manufacture of the electrodes by punching and deep drawing a sheet metal material, in particular a copper sheet also makes it possible to design the electrode as a hollow cathode in order to be able to arrange larger amounts of an activation compound in the resulting cavity, as required, for example, in special switching applications of such surge arresters become .
  • the use of the integrally formed electrode connections for the construction of an external short-circuiting device is expediently carried out in such a way that an arc-shaped spring clip which can be pivoted about this connection is plugged onto the one connection, the free end of which rests on the other connection under spring tension with the interposition of an insulating spacer.
  • the spacer can consist of a piece of hose which can be pushed onto the second connection or the end of the spring clip and made of a plastic which can be melted at higher temperatures.
  • an external short-circuit device can also be carried out in such a way that the two electrode connections are bent parallel to the conductor at a radial distance from the insulator and that a spring clip is plugged onto one connection, the free end of which is connected radially with the interposition of an insulating spacer the other connection.
  • each electrode can also be provided with a further, radially projecting electrode connection, which is arranged offset, preferably by 90 or 180 °, from the first connection.
  • the conductor can be soldered into a circuit board or equipped with a short-circuit device.
  • FIGS. 1 to 7. 1 shows a surge arrester with radially protruding electrode connections
  • Figure 2 is a front view of this Abieiter
  • FIGS. 3 and 4 a conductor according to FIG. 1, which is equipped with a short-circuit device,
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the
  • Figure 1 shows a gas-filled surge arrester 1, which consists of the insulator 2 and the two cup-shaped electrodes 3 and 4.
  • the electrodes are punched out of a copper sheet and deformed by deep drawing, so that a dome-shaped depression 31 or 41 is present in the discharge region.
  • An activation mass 5 is introduced into this recess.
  • the electrodes furthermore have an annular edge 32 or 42, in the area of which they are soldered on the end face to the tubular ceramic insulator 2.
  • Each electrode is further provided with an electrode connection 33 or 43, which is integrally formed on the respective edge of the electrode and protrudes radially.
  • the two electrode connections 33 and 43 are additionally angled twice (areas 34 and 44) in such a way that they have a predeterminable center distance a.
  • FIG. 2 shows that the electrode connections 33 and 43 are wire-shaped. Any other electrode can with another electrode connection 33A or. 33B, which is preferably 90 or. 180 ° offset to connection 33 or. 43 is arranged.
  • the surge arrester according to FIG. 1 is provided with an external short-circuit device 6, which is constructed with the aid of the electrode connections 33 and 43.
  • an arcuate spring clip made of a sheet metal strip approximately 2 to 3 mm wide with the eyelet 62 is placed on the electrode connection 33.
  • This spring clip is pivoted into the electrode connection 43, the spring clip being tensioned.
  • the free end 63 of the spring clip thus lies against the other electrode connection 43 with the interposition of an insulating spacer 64.
  • a piece of hose made of a heat-resistant plastic serves as spacer 64.
  • the insulating spacer 65 is placed on the free end 63 of the spring clip 61.
  • a short-circuit device can also be implemented in such a way that the electrode connections 35 and 45 are bent parallel to the longitudinal axis of the conductor at a distance from the ceramic insulator 2 and that a spring clip 66 is plugged onto the electrode connection 35, the free end of which is below Interposition of an insulating spacer 67 rests radially on the other electrode connection 35.
  • the spacer 67 can consist of a film, a piece of tubing or a profile body with a U-profile.

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Abstract

Ein gasgefüllter Überspannungsableiter mit durch Tiefziehen von Blechteilen napfartig geformten Elektroden wird dadurch in einfacher Weise mit Elektrodenanschlüssen versehen, daß diese einstückig an den ringförmigen Randbereich jeder Elektrode angeformt sind. Die Anschlüsse können radial abstehen und beispielsweise Teil einer äußeren Kurzschlußeinrichtung sein.

Description

Beschreibung
Gasgefüllter Uberspannungsableiter mit zwei napfartigen Elektroden
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Bauelemente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines gasgefüllter Uberspannungsableiters anzuwenden, der aus einem rohrförmigen Keramikisolator und zwei Elektroden besteht, wo- bei die Elektroden aus Blechteilen durch Tiefziehen napfartig geformt sind. Derartige Uberspannungsableiter werden beim Einbau in eine elektrische Schaltung in aller Regel axial kontaktiert, indem sie in eine federnde Aufnahme eingesetzt werden. Sofern beabsichtigt ist, sie in Schaltplatinen einzu- löten, müssen sie mit speziellen Anschlußdrähten versehen werden. Sofern solche Abieiter zum Schutz gegen Überlastung mit einer äußeren Kurzschlußeinrichtung versehen werden, müssen auch hierzu besondere Elektrodenanschlüsse vorgesehen werden.
Bei einem bekannten Uberspannungsableiter der genannten Art mit napfartig ausgebildeten Elektroden bestehen diese aus einer Nickel/Eisen/Kobalt-Legierung und sind im Entladungsbereich kalottenförmig ausgebildet. Die napfartigen Elektroden sind mit einem ringförmigen Randbereich versehen, mit dem stirnseitig mit in die Enden des Keramikisolators eingelötet sind (US 3,588,576 A) . Bei einem anderen bekannten Uberspannungsableiter bestehen die Elektroden aus Kupfer und können durch Fließpressen eines Kupferstückes geformt sein. Dabei besteht die Möglichkeit, die Elektroden mit axial verlaufenden Anschlußstellen zu versehen, an die ein Anschlußdraht angelötet werden kann (US 4,266,260A).
Zur Ausrüstung von Uberspannungsableitern mit einer Kurz- Schlußeinrichtung ist es weiterhin bekannt, elektrisch paral- lel zu den beiden Elektroden einen Federkontakt und einen Gegenkontakt anzuordnen, wobei der Federkontakt mit einem bei erhöhter Temperatur schmelzenden Abstandhalter auf Abstand zum Gegenkontakt gehalten wird. Sowohl der Federkontakt als auch der Gegenkontakt bestehen hierbei aus einem Blechstreifen, der auf einem Teil seiner Länge stirnseitig mit der jeweiligen Elektrode des Abieiters stoffschlüssig verbunden ist (EP 0 548 587 AI) .
Ausgehend von einem gasgefüllten Uberspannungsableiter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Abieiter mit Elektrodenanschlüssen zu versehen, die auf einfache Weise den Einbau des Abieiters in eine Schaltplatine oder die Ausrüstung des Abieiters mit einer äußeren Kurzschlußeinrichtung ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß an den ringförmigen Randbereich jeder Elektrode einstük- kig mit dieser ein drahtförmiger Elektrodenanschluß angeformt ist. Diese Elektrodenanschlüsse sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie radial vom Abieiter abstehen. Dabei können die radial abstehenden Anschlüsse auf einen vorgebbaren axialen Abstand zueinander abgebogen sein, der kürzer als die Länge des Isolators ist, um den Abstand der Anschlüsse an genormte Lochabstände von Leiterplatinen anzupassen. Eine solche Ab- biegung der Elektrodenanschlüsse kann auch dann nützlich sein, wenn die Anschlüsse zur Bestückung des Abieiters mit einer Kurzschlußeinrichtung benutzt werden, die die axiale Länge des Abieiters nicht überragen soll.
Gemäß der Erfindung mit Elektrodenanschlüssen versehene Elektroden lassen sich aus Blechmaterial durch Ausstanzen und Tiefziehen formen, wobei durch die integrale Anformung der Elektrodenanschlüsse Arbeitsgänge entfallen, wie sie bisher nachträglich erforderlich waren, um einen Anschlußdraht auf Länge zu schneiden, anzuschweißen und zu biegen . Die Herstellung der Elektroden durch Stanzen und Tief ziehen eines Blechmaterials , insbesondere auch eines Kupferbleches , ermöglicht darüber hinaus, die Elektrode als Hohlkathode auszubi lden, um in den entstehenden Hohlraum größere Mengen einer Aktivierungsmasse anordnen zu können, wie sie beispielsweise bei speziellen Schaltanwendungen solcher Uberspannungsableiter benötigt werden .
Die Nutzung der einstückig angeformten Elektrodenanschlüsse zum Aufbau einer äußeren Kurzschlußeinrichtung erfolgt zweckmäßig in der Weise , daß auf den einen Anschluß ein um diesen Anschluß schwenkbarer bogenförmiger Federbügel aufgesteckt wird, dessen freies Ende unter Zwischenschaltung eines isolierenden Abstandhalters an dem anderen Anschluß unter Federspannung anliegt . Hierbei kann der Abstandhalter aus einem auf den zweiten Anschluß oder das Ende des Federbügels aufschiebbaren Schlauchstück aus einem bei höheren Temperaturen schmelzbaren Kunststoff bestehen .
Die Ausgestaltung einer äußeren Kurzschlußeinrichtung kann auch in der Weise vorgenommen werden, daß die beiden Elektro- denanschlüsse parallel zum Abieiter mit radialem Abstand zum Isolator gebogen sind und daß auf den einen Anschluß ein Federbügel aufgesteckt ist, dessen freies Ende unter Zwischenschaltung eines isolierenden Abstandhalters radial an dem anderen Anschluß anliegt .
In Weiterbildung der Erfindung kann auch jede Elektrode mit einem weiteren, radial abstehenden Elektrodenanschluß versehen sein, der versetzt, vorzugsweise um 90 oder 180 ° , zum ersten Anschluß angeordnet ist . In diesem Fall kann der Abieiter sowohl in eine Schaltplatine eingelötet als auch mit einer Kurzschlußeinrichtung ausgerüstet werden . Mehrere Ausführungsbeispiele des neuen Uberspannungsableiters sind in den Figuren 1 bis 7 dargestellt. Dabei zeigt Figur 1 einen Uberspannungsableiter mit radial abstehenden Elektrodenanschlüssen,
Figur 2 eine Stirnansicht dieses Abieiters mit
Hinweis auf zusätzliche Elektrodenanschlüsse, die Figuren 3 und 4 einen Abieiter gemäß Figur 1, der mit ei- ner Kurzschlußeinrichtung bestückt ist,
Figur 5 eine alternative Ausführungsform der
Kurzschlußeinrichtung und Figuren 6 und 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die
Zuordnung einer Kurzschlußeinrichtung.
Figur 1 zeigt einen gasgefüllten Uberspannungsableiter 1, der aus dem Isolator 2 und den beiden napfartig ausgebildeten Elektroden 3 und 4 besteht. Die Elektroden sind aus einem Kupferblech ausgestanzt und durch Tiefziehen verformt, so daß im Entladungsbereich eine kalottenförmige Vertiefung 31 bzw. 41 vorliegt. In diese Vertiefung ist eine Aktivierungsmasse 5 eingebracht .
Die Elektroden weisen weiterhin einen ringförmigen Rand 32 bzw. 42 auf, in dessen Bereich sie stirnseitig mit dem rohr- förmigen Keramikisolator 2 verlötet sind. Jede Elektrode ist weiterhin mit einem Elektrodenanschluß 33 bzw. 43 versehen, der einstückig an den jeweiligen Rand der Elektrode angeformt ist und radial absteht. Die beiden Elektrodenanschlüsse 33 und 43 sind zusätzlich derart zweifach abgewinkelt (Bereich 34 und 44), daß sie einen vorgebbaren Mittenabstand a aufweisen.
Figur 2 läßt erkennen, daß die Elektrodenanschlüsse 33 und 43 drahtförmig ausgebildet sind. Jede Elektrode kann im übrigen it einem weiteren Elektrodenanschluß 33A bzw . 33B versehen sein, der vorzugsweise um 90 bzw . 180 ° versetzt zum Anschluß 33 bzw . 43 angeordnet ist .
Gemäß den Figuren 3 und 4 ist der Uberspannungsableiter gemäß Figur 1 mit einer äußeren Kurzschlußeinrichtung 6 versehen, die mit Hilfe der Elektrodenanschlüsse 33 und 43 aufgebaut ist . Hierzu ist auf den Elektrodenanschluß 33 ein bogenförmiger Federbügel aus einem etwa 2 bis 3 mm breiten Blechstrei- fen mit der Öse 62 aufgesetzt . Dieser Federbügel ist in den Elektrodenanschluß 43 eingeschwenkt, wobei der Federbügel gespannt wird . Das freie Ende 63 des Federbügels liegt somit unter Zwischenschaltung eines isolierenden Abstandhalters 64 am anderen Elektrodenanschluß 43 an . Als Abstandhalter 64 dient ein Schlauchstück aus einem wärmebeständigen Kunststof f .
Bei der Kurzschlußeinrichtung gemäß Figur 5 ist der isolierende Abstandhalter 65 auf das freie Ende 63 des Federbügels 61 aufgesetzt .
Gemäß den Figuren 6 und 7 kann eine Kurzschlußeinrichtung auch in der Weise realisiert werden, daß die Elektrodenanschlüsse 35 und 45 parallel zur Längsachse des Abieiters mit Abstand zum Keramikisolator 2 umgebogen werden und daß auf den Elektrodenanschluß 35 ein Federbügel 66 aufgesteckt wird, dessen freies Ende unter Zwischenschaltung eines isolierenden Abstandhalters 67 radial an dem anderen Elektrodenanschluß 35 anliegt . Der Abstandhalter 67 kann dabei aus einer Folie, ei- nem Schlauchstück oder auch einem Profilkörper mit U-Profil bestehen .

Claims

Patentansprüche
1. 1. Gasgefüllter Uberspannungsableiter (1) mit einem rohr- fόrmigen Keramikisolator (2) und zwei aus Blechteilen durch Tiefziehen geformten, napfartigen Elektroden (3, 4) , wobei die Elektroden im Entladungsbereich kalottenförmig ausgebildet sind und mittels eines ringförmigen Randbereiches (32, 42) stirnseitig mit dem Keramikisolator (2) verlötet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den ringförmigen Randbereich (32, 42) jeder Elektrode (3, 4) einstückig mit dieser ein drahtförmiger Elektrodenanschluß (33, 43) angeformt ist.
2. Uberspannungsableiter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Elektrodenanschlüsse (33, 43) radial abstehen.
3. Uberspannungsableiter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die radial abstehenden Elektrodenanschlüsse (33, 43) auf einen vorgebbaren axialen Abstand (a) zueinander abgebogen (34, 44) sind, der kürzer als die Länge des Isolators (2) ist.
4. Uberspannungsableiter nach eihem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Elektrodenanschlüsse (33, 43) in eine äußere Kurzschlußeinrichtung (6) integriert sind, die aus einem um den einen Anschluß (33) schwenkbaren, bogenförmigen Federbügel (61) besteht, dessen freies Ende (63) unter Zwischenschaltung eines isolierenden Abstandhalters (64) am anderen Elektrodenanschluß (43) unter Federspannung axial anliegt.
5. Uberspannungsableiter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstandhalter aus einem auf den zweiten Elektrodenanschluß oder das Ende des Federbügels aufgeschobenen Schlauchstück (64) besteht.
6. Uberspannungsableiter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Elektrodenanschlüsse (35, 45) parallel zum Abieiter (1) mit radialem Abstand zum Isolator (2) umgebogen sind und daß auf den einen Anschluß (35) ein Federbügel (66) aufgesteckt ist, dessen freies Ende unter Zwischenschaltung eines isolierenden Abstandhalters (67) am anderen Elektrodenanschluß (45) radial anliegt.
7. Uberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Elektrode (3) mit einem weiteren, radial abstehenden Elektrodenanschluß (33A, 33B, ) versehen ist, der ebenfalls einstückig mit der Elektrode (3) an diese angeformt und in Umfangsrichtung versetzt zum ersten Anschluß (33) angeordnet ist.
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